天线单元及多入多出天线系统的制作方法

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线单元，还涉及一种应用该天线单元的多入多出天线系统。
背景技术：
：连续波雷达、rfid等收发系统通常使用单天线进行干扰抑制，这样会存在若干缺点，如接收电路损耗较大，噪声指数高，耦合器与合路器之组合导致发射效率低，需要使用高解析度的移相器及衰减器造成成本上升等。现有的一些双天线技术可以有效改善上述问题，然而双天线仍需要面对近距离障碍物干扰这一问题。近距离障碍物的反射回波比发射波低约30db，比远距离的反射信号高20db以上。上述问题会导致接收信号信噪比降低，即降低接收机的接收灵敏度，缩短了通信范围，降低了有用信号的通信范围，并且可能产生交调信号增加干扰及功耗。技术实现要素：鉴于此，有必要提供一种可以实现信号抵减的天线单元及可以抑制多天线互相干扰的多入多出天线系统。一种天线单元，包括发射机、接收机、环形器、控制器及天线，所述天线单元还包括：第一耦合器，所述第一耦合器的第一端通过第一放大器连接所述发射机，所述第一耦合器的第二端连接所述环形器的第一端，所述环形器的第二端连接所述天线；第二耦合器，所述第二耦合器的第一端连接所述环形器的第三端，所述第二耦合器的第二端连接所述接收机；第一补偿电路，所述第一补偿电路的输入端连接所述第三耦合器的第二端，所述第一补偿电路的输出端连接所述第二耦合器的第四端；第一电子开关，所述第一电子开关的第一端连接所述发射机，所述第一电子开关的第二端连接于所述第一耦合器的第三端，所述第一电子开关的第三端连接于所述第一补偿电路的输入端；当所述第一电子开关的第三端连接所述第一电子开关的第一端时，所述天线单元为校正模式，所述发射机发射第一信号至所述第一补偿电路，所述发射机发射第一信号依次经所述环形器的第一端及第二端传输至所述天线，所述第一补偿电路处理所述第一信号后输出第一抵减信号至所述第二耦合器，所述第二耦合器的第一端接收所述环形器第三端传输的第二信号，所述第二耦合器将所述第一抵减信号与所述第二信号耦合后输出一第三信号至所述接收机。优选地，所述第一补偿电路包括一移相电路及一衰减电路。优选地，所述移相电路包括若干功率分配器以及第二电子开关，所述第二电子开关用于调整信号的相位变化。优选地，所述衰减电路包括若干并联的衰减器。一种多入多出天线系统，包括：第一天线单元，所述第一天线单元包括第一发射机、第一接收机、第一环形器、第一补偿电路、第二补偿电路、第一天线及第一电子开关；第二天线单元，所述第二天线单元包括第二发射机、第二接收机、第二环形器、第三补偿电路、第四补偿电路、第二天线及第二电子开关；其中所述第一及第二补偿电路用于针对所述第一接收机接收到的信号进行抵减，所述第三及第四补偿电路用于针对所述第二接收机接收到的信号进行抵减；所述第一补偿电路用于针对所述第一环形器的泄露信号进行抵减；所述第二补偿电路用于针对所述第一天线接收的所述第二天线单元的近场干扰信号进行抵减；所述第三补偿电路用于针对所述第二环形器的泄露信号进行抵减；所述第四补偿电路用于针对所述第一天线单元的近场干扰信号进行抵减。优选地，所述第一天线单元包括第一至第三耦合器，所述第一耦合器的第一端通过第一放大器连接所述第一发射机，所述第一耦合器的第二端连接所述第一环形器的第一端，所述第一环形器的第二端连接所述第一天线；所述第二耦合器的第一端连接所述第一环形器的第三端，所述第二耦合器的第二端连接所述第一接收机；所述第一补偿电路的输入端连接所述第三耦合器的第二端，所述第一补偿电路的输出端连接所述第二耦合器的第四端，所述第三耦合器的第三端连接于所述第四补偿电路的输入端；所述第一电子开关的第一端连接所述第一发射机，所述第一电子开关的第二端连接于所述第一耦合器的第三端，所述第一电子开关的第三端连接于所述第一补偿电路的输入端。优选地，所述第二天线单元包括第四至第六耦合器，所述第四耦合器的第一端通过第二放大器连接所述第二发射机，所述第四耦合器的第二端连接所述第二环形器的第一端，所述第二环形器的第二端连接所述第二天线；所述第五耦合器的第一端连接所述第二环形器的第三端，所述第五耦合器的第二端连接所述第二接收机；所述第三补偿电路的输入端连接所述第六耦合器的第二端，所述第三补偿电路的输出端连接所述第五耦合器的第四端，所述第六耦合器的第三端连接所述第二补偿电路的输入端；所述第二电子开关的第一端连接所述第二发射机，所述第二电子开关的第二端连接于所述第四耦合器的第三端，所述第二电子开关的第三端连接于所述第二补偿电路的输入端。优选地，所述多入多出天线系统还包括一系统控制器，所述系统控制器分别连接所述第一发射机、第二发射机、第一接收机、第二接收机、第一至第四补偿电路，所述系统控制器通过检测所述第一及第二接收机接收信号的信噪比来调整所述第一至第四补偿电路。优选地，所述第一及第二补偿电路的输出信号输出至一功率合路器，所述功率合路器输出第一抵减信号至所述第二耦合器，所述第二耦合器将所述第一抵减信号与所述第一环形器输出的第二信号耦合后输出一第三信号至所述第一接收机。优选地，所述第一至第四补偿电路均包括若干并联的衰减器。通过电子开关选择模式这一设计以及高效率的补偿电路，本发明多入多出天线系统可以实现对泄露信号及近场干扰信号的有效抵减。附图说明图1为本发明天线单元及多入多出天线系统较佳实施方式的电路图。图2为图1中补偿电路的另一较佳实施方式的电路图。主要元件符号说明多入多出天线系统1000第一天线单元100第二天线单元200系统控制器300第一发射机11第一放大器21第二放大器22第一耦合器31第二耦合器32第三耦合器33第一环形器41第一电子开关51第一天线61第一补偿电路71第二补偿电路72第一噪声抑制电路81第一接收机91第一功率合路器101第二发射机12第三放大器23第四放大器24第四耦合器34第五耦合器35第六耦合器36第二环形器42第二电子开关52第二天线62第三补偿电路73第四补偿电路74第二噪声抑制电路82第二接收机92第四功率合路器102如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式请参考图1，本发明多入多出天线系统1000包括第一天线单元100、第二天线单元200及系统控制器300。所述第一天线单元100包括第一发射机11、第一放大器21、第二放大器22、第一耦合器31、第二耦合器32、第三耦合器33、第一环形器41、第一电子开关51、第一天线61、第一补偿电路71、第二补偿电路72、第一噪声抑制电路81、第一接收机91、第一功率合路器101、电阻r1、电阻r2及电阻r3。所述第一发射机11的第一端1连接所述第一放大器21的第一输入端1。所述第一发射机11的第一端1还连接所述第一电子开关51的第一端1。所述第一发射机11的第二端2连接所述系统控制器300的第一端1。所述第一发射机11的第二端2还连接所述第一放大器21的第二输入端2。所述第一放大器21的输出端3连接所述第一耦合器31的第一端1。所述第一耦合器31的第二端2连接所述第一环形器41的第一端1。所述第一环形器41的第二端2连接所述第一天线61。所述第一环形器41的第三端3连接所述第二耦合器32的第一端1。所述第二耦合器32的第二端2连接所述第一噪声抑制电路81。所述第一噪声抑制电路81包括第一低噪放大器811、第一衰减器812及第一降频器813。所述第二耦合器32的第二端2连接所述第一低噪放大器811的第一端1。所述第一低噪放大器811的第二端2连接所述第一衰减器812的输入端1。所述第一衰减器812的输出端2连接所述第一降频器813的第一端1。所述第一降频器813的第二端2连接所述第一接收机91的第一端1。所述第一接收机91的第二端2连接所述系统控制器300的第二端2。所述第一耦合器31的第三端3连接所述第一电子开关51的第二端2。所述第一耦合器31的第四端4通过所述电阻r1接地。所述第二耦合器32的第三端3通过电阻r2接地。所述第二耦合器32的第四端4连接于所述第二放大器22的输出端2。所述第二放大器22的输入端1连接于所述第一功率合路器101的输出端3。所述第一功率合路器101的第一输入端1连接于所述第一补偿电路71。所述第一功率合路器101的第二输入端2连接于所述第二补偿电路72。所述第一补偿电路71包括第一移相器711、第一功率分配器712、第二衰减器713、第三衰减器714、第二功率合路器715及一第一数模转换器716。所述第一功率合路器101的第一输入端1连接于所述第二功率合路器715的输出端3。所述第一移相器711的输入端1连接于所述第三耦合器33的第二端2。所述第一移相器711的输出端3连接于所述第一功率分配器712的输入端1。所述第一功率分配器712的第一输出端2连接于所述第二衰减器713的输入端1。所述第一功率分配器712的第二输出端3连接于所述第三衰减器714的输入端1。所述第二衰减器713的输出端2连接于所述第二功率合路器715的第一输入端1。所述第三衰减器714的输出端2连接于所述第二功率合路器715的第二输入端2。所述第一数模转换器716的输入端1连接于所述系统控制器300的第三端3。所述第一数模转换器716的输出端2连接于所述第一移相器711的输入端2。所述第二补偿电路72包括第二移相器721、第二功率分配器722、第四衰减器723、第五衰减器724及第三功率合路器725。所述第二移相器721的输出端2连接于所述第二功率分配器722的输入端1。所述第二功率分配器722的输出端2连接所述第四衰减器723的输入端1。所述第二功率分配器722的输出端3连接所述第五衰减器724的输入端1。所述第四衰减器723的输出端2连接于所述第三功率合路器725的输入端1。所述第五衰减器724的输出端2连接于所述第三功率合路器725的输入端2。所述第三功率合路器725的输出端3连接于所述第一功率合路器101的输入端2。所述第三耦合器33的第一端1连接于所述第一电子开关51的第三端3。所述第三耦合器33的第四端4通过所述电阻r3接地。所述系统控制器300的第三端3连接于所述第二补偿电路72。所述第一发射机11用于发射信号。所述第一放大器21用于放大发射信号。所述第一接收机91用于获取经干扰抑制后的接收信号。所述第一低噪放大器811用于放大接收信号。所述第一环形器41为三端口顺时针环形器用于隔离所述第一天线单元100中的收发信号。第一耦合器31、第二耦合器32与所述第一环形器41的不同端口连接以使第一环形器41的输入、输出阻抗匹配。本发明旨在降低两种干扰信号:第一种干扰信号为泄漏信号，泄漏信号从发射机、环形器到达第二耦合器，进而干扰接收机；第二种干扰信号为近场干扰信号，近场干扰信号为发射机的发射信号从天线辐射后，被附近障碍物反射而进入环形器，进而干扰接收机。所述第一补偿电路71用于对所述泄露信号进行抵减。所述第二补偿电路72用于对天线间干扰信号进行抵减。所述第二天线单元200包括第二发射机12、第三放大器23、第四放大器24、第四耦合器34、第五耦合器35、第六耦合器36、第二环形器42、第二电子开关52、第二天线62、第三补偿电路73、第四补偿电路74、第二噪声抑制电路82、第二接收机92、第四功率合路器102、电阻r4、电阻r5及电阻r6。所述第二发射机12的第一端1连接所述第三放大器23的第一输入端1。所述第二发射机12的第一端1还连接所述第二电子开关52的第一端1。所述第二发射机12的第二端2连接所述系统控制器300的第四端4。所述第二放大器22的第二输入端2还连接于所述系统控制器300的第五端5。所述第二放大器22的输出端3连接所述第四耦合器34的第一端1。所述第四耦合器34的第二端2连接所述第二环形器42的第一端1。所述第二环形器42的第二端2连接所述第二天线62。所述第二环形器42的第三端3连接所述第五耦合器35的第一端1。所述第五耦合器35的第二端2连接所述第二噪声抑制电路82。所述第二噪声抑制电路82包括第二低噪放大器821、第六衰减器822及第二降频器823。所述第五耦合器35的第二端2连接所述第二低噪放大器821的第一端1。所述第二低噪放大器821的第二端2连接所述第六衰减器822的第一端1。所述第二低噪放大器821的第二端2连接所述第六衰减器822的输入端1。所述第六衰减器822的输出端2连接所述第二降频器823的第一端1。所述第二降频器823的第二端2连接所述第二接收机92的第一端1。所述第二接收机92的第二端2连接所述系统控制器300的第五端5。所述第四耦合器34的第三端3连接所述第二电子开关52的第二端2。所述第四耦合器34的第四端4通过电阻r4接地。所述第五耦合器35的第三端通过电阻r5接地。所述第五耦合器35的第四端4连接于所述第四放大器24的输出端2。所述第四放大器24的输入端1连接于所述第四功率合路器102的输出端3。所述第四功率合路器102的第一输入端1连接于所述第三补偿电路73。所述第四功率合路器102的第二输入端2连接于所述第四补偿电路74。所述第三补偿电路73包括第三移相器731、第三功率分配器732、第七衰减器733、第八衰减器734、第五功率合路器735及第二数模转换器736。所述第四功率合路器102的第一输入端1连接于所述第五功率合路器735的输出端3。所述第三移相器731的输入端1连接于所述第六耦合器36的第二端2。所述第三移相器731的输出端3连接于所述第三功率分配器732的输入端1。所述第三功率分配器732的第一输出端2连接于所述第七衰减器733的输入端1。所述第三功率分配器732的第二输出端3连接于所述第八衰减器734的输入端1。所述第七衰减器733的输出端2连接于所述第五功率合路器735的第一输入端1。所述第八衰减器734的输出端2连接于所述第五功率合路器735的第二输入端2。所述第二数模转换器736的输入端1连接于所述系统控制器300的第五端5。所述第二数模转换器736的输出端2连接于所述第三移相器731的输入端2。所述第六耦合器36的第三端3连接于所述第二移相器721的输入端1。所述第六耦合器36的第四端4通过所述电阻r6接地。所述第四补偿电路74包括第四移相器741、第四功率分配器742、第九衰减器743、第十衰减器744及第六功率合路器745。所述第四移相器741的输出端2连接于所述第四功率分配器742的输入端1。所述第四移相器741的输入端1连接于所述第三耦合器33的第三端3。所述第四功率分配器742的输出端2连接于所述第九衰减器743的输入端1。所述第九衰减器743的输出端2连接于所述第六功率合路器745的输入端1。所述第四功率分配器742的输出端3连接于所述第十衰减器744的输入端1。所述第十衰减器744的输出端2连接于所述第六功率合路器745的输入端2。所述第六功率合路器745的输出端3连接于所述第四放大器24的输入端1。所述系统控制器300的第五端5分别连接所述第三补偿电路73及第四补偿电路74。类似地，所述第二发射机12用于发射信号。所述第三放大器23用于放大发射信号。所述第二接收机92用于获取经干扰抑制后的接收信号。所述第二低噪放大器821用于放大接收信号。所述第二环形器42为三端口环形器用于隔离所述第二天线单元200中的收发信号。第四耦合器34、第五耦合器35与所述第二环形器42的不同端口连接以使第二环形器42的输入、输出阻抗匹配。所述第三补偿电路73用于对所述泄露信号进行抵减。所述第四补偿电路74用于对天线间干扰信号进行抵减。所述第一电子开关51的第三端3连接所述第一电子开关51的第一端1时，所述第一天线单元100处于第一模式。所述第一电子开关51的第三端3连接所述第一电子开关51的第二端2时，所述第一天线单元100处于第二模式。所述第二电子开关52的第三端3连接所述第二电子开关52的第一端1时，所述第二天线单元200处于第一模式。所述第二电子开关52的第三端3连接所述第二电子开关52的第二端2时，所述第二天线单元200处于第二模式。所述第一模式为信号校正模式。所述第二模式为信号补偿模式。以所述第一天线单元100为例，当所述第一天线单元100处于第一模式即校正模式时，所述第一发射机11输出的第一信号依次经所述第一电子开关51及所述第一耦合器31输出至所述第一补偿电路71。所述第一信号还经所述第一放大器21放大及所述第一耦合器31后传输至所述第一环形器41，再经由所述第一环形器41传输至所述第一天线61。所述第一环形器41产生一泄露信号。所述第一信号经所述第一补偿电路71进行补偿后输出至所述第一功率合路器101。所述第二补偿电路72对所述第二天线单元200的第六耦合器36输出的第二信号进行补偿。所述第二信号经所述第二补偿电路72进行补偿后输出至所述第一功率合路器101。所述第一功率合路器101将信号合成为第一抵减信号并通过所述第二放大器22将所述第一抵减信号输出至第二耦合器32。所述第二耦合器32从所述第一环形器41的第三端3接收一第三信号。所述第二耦合器32将所述第三信号及所述第一抵减信号耦合后输出至所述第一接收机91。所述系统控制器300用于监控发射机、接收机及补偿电路工作状态。所述系统控制器300还用于控制所述补偿电路以一预设方案进行信号补偿。所述信号补偿包括信号相位变更、信号强度变化等。所述系统控制器300用于检测所述第一接收机91接收的第一接收信号，并依据第一接收信号中的信噪比调整所述预设方案。当所述第一天线单元100切换到补偿模式时，所述第一天线单元依照校正模式对信号进行补偿以实现对泄露信号及近场干扰信号的抵减。所述第二天线单元200的工作原理与所述第一天线单元100类似，在此不再赘述。所述第二放大器22为一可变运算放大器。所述第四放大器24为一可变运算放大器。在其他实施方式中，所述多入多出天线系统1000还可以包括更多天线单元，如4天线单元。在所述第一补偿电路71、第二补偿电路72、第三补偿电路73及第四补偿电路74中，移相及衰减顺序可以进行变更，而不影响信号补偿。请参考图2，图2揭示了补偿电路的另一种较佳实施方式。所述补偿电路400包括移相电路500及衰减电路600。所述移相电路500包括第五功率分配器401、第六功率分配器402、第七功率分配器403及第三电子开关53。所述衰减电路600包括第八功率分配器404、第九功率分配器405、第十功率分配器406、第十一衰减器407、第十二衰减器408、第十三衰减器409及第十四衰减器410、第七功率合路器411、第八功率合路器412及第九功率合路器413。所述第五功率分配器401的输入端1用于接收外部信号。所述第五功率分配器401的第一输出端2连接所述第六功率分配器402的输入端1。所述第五功率分配器401的第二输出端3连接所述第七功率分配器403的输入端1。所述第六功率分配器402的第一输出端1连接所述第三电子开关53的第一端1。所述第六功率分配器402的第二输出端2连接所述第三电子开关53的第二端2。所述第七功率分配器403的第一输出端1连接所述第三电子开关53的第三端3。所述第七功率分配器403的第二输出端2连接所述第三电子开关53的第四端4。所述第三电子开关53的控制端5连接所述第八功率分配器404的输入端1。所述第八功率分配器404的第一输出端2连接所述第九功率分配器405的输入端1。所述第八功率分配器404的第二输出端3连接所述第十功率分配器406的输入端1。所述第九功率分配器405的第一输出端2连接所述第十一衰减器407的输入端1。所述第九功率分配器405的第二输出端3连接所述第十二衰减器408的输入端1。所述第十功率分配器406的第一输出端2连接所述第十三衰减器409的输入端1。所述第十功率分配器406的第二输出端3连接所述第十四衰减器410的输入端1。所述第十一衰减器407的输出端2连接所述第七功率合路器411的第一输入端1。所述第十二衰减器408的输出端2连接所述第七功率合路器411的第二输入端2。所述第十三衰减器409的输出端2连接所述第八功率合路器412的第一输入端1。所述第十四衰减器410的输出端2连接所述第八功率合路器412的第二输入端2。所述第七功率合路器411的输出端3连接所述第九功率合路器413的第一输入端1。所述第八功率合路器412的输出端3连接所述第九功率合路器413的第二输入端2。所述第九功率合路器413的输出端3用于输出信号。所述补偿电路400通过多个功率分配器串并联关系，可以实现0-360度的相位变化，所述相位变化可以通过控制所述第三电子开关53的控制端5连接所述第三电子开关53的不同信号端进行调整。并且，通过多个衰减器并联电路可以对信号进行有效衰减。所述补偿电路400可以应用于所述第一补偿电路71、第二补偿电路72、第三补偿电路73及第四补偿电路74中。通过电子开关选择模式这一设计以及高效率的补偿电路，本发明多入多出天线系统1000可以实现对泄露信号及近场干扰信号的有效抵减。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。当前第1页12